风电场风机吊装技术探讨

林贵辉

摘要：风能作为最具商业潜力与活力的可再生能源，在世界范围内得到了广泛研究应用。特别是在欧美等发达国家，其研究和应用技术已比较成熟。作为风电场建设的关键技术风机吊装施工技术，如何全面做好风电机组的安全技术管理工作，已成为风电施工研究的重要课题。掌握风电机组吊装的关键施工技术，才能保证风电施工的安全与技术管理，风机吊装才能实现真正的安全、可控与能控。

关键词：风电场；风机吊装技术；分析

引言

近年来，风电等新能源的发展已成为保障世界能源供应安全，应对气候变化，促进能源升级的共同选择。我国已将风能作为未来能源结构的重要组成部分，出台各种优惠措施，促进国内风力发电的发展。在此背景下，近年来我国的风电产业发展迅速，而风电工程建设作为该行业的重要组成部分，也获得了蓬勃发展。通常，风电项目建设主要包括临时修筑施工道路、开挖基坑、浇筑大体积混凝土及风机吊装等，而风机安装是施工重点，包括塔架、机舱（带齿轮箱、发电机、变压器、控制系统）、叶轮（轮毂与叶片等）等主要吊装作业，其中吊装机舱和叶轮（轮毂和叶片的组合）是重要环节，是风电项目建设的关键。

1、风机吊装方法与特点

风力发电机安装包含埋件、塔吊，机舱、叶轮组合与电气部件等的安装与吊装。一般主力吊机采用400T履带吊或汽车吊，用50-260t汽车吊辅助吊机。而电气部件的安装主要包含安装盘柜、敷设电缆，随着风机选址场地的变化，加大了风机设备的安装难度。

随着风电设备安装（安装高度超过140m，各类机型设备质量不同，根据风力分布情况确定塔架高度），尺寸大（直径达90m以上）、高质量（单体质量超过70t），工作环境特殊（风力大，地形复杂）等的特点，因此需要特殊的安装方案和设备，以满足特殊作业要求。除了以上所确定的特点，风机机组的安装和施工特点，由于风电场通常有几十个甚至数百台机组，风电场安装要在很大范围内进行移动施工，因此对风电安装施工提出了更加便捷、快速，可实时转场等要求。从风力发电设备安装的特点和要求，我们可以看到，选择风电起重设备，确定施工技术方案时主要由地理环境，道路条件及设备参数（机舱大小，质量及塔高）等因素影响。其施工方案和设备必须满足大容量、抗风能力强、现场适应性好、易于转场及效率高等需求。

2、分析风电机组吊装技术现状

2.1大型履带式起重机为主，小型汽车起重机辅助

起重能力强的大型履带式起重机，现场适应性好、效率高等，尤其是可以负荷运行，能偶满足风机叶轮和机舱对接安装的需求，在传统方案中往往被用来作为选择风电设备安装装置，用于吊装机舱、塔吊及叶片等大部件。在现场道路宽敞时，使用该程序可以充分发挥起重机的优势；但如果在狭窄的道路上，环境恶劣，应用该方案，从一台风机到另一台风机需要反复拆卸与重新安装的履带式起重机，影响施工进度，增加了成本。同时，由于履带式起重机的抗风性能（特别是抗侧风能力不强），现场风力较大时，必须按照规定停止作业，难以确保吊装作业的连贯性（一般机型要求上段塔架与机舱尽可能在同一时间完成安装），安装的进度和质量有很大影响；风电场安装需要频繁转场，缺乏专用转场协助设备时，仅仅依靠履带来维持，效率不高，履带磨损快，同时大型履带式起重机的购置、维修与运输等成本高，导致安装成本高，因此，严重影响到该方案的经济效益。

2.2大型汽车起重机为主，辅以小型汽车起重机

当安装风力发电设备时，要方便叶片升降，起重机的位置既要满足机舱的要求，也要满足叶轮吊装需求。一般情况下，主力起重机吊臂面对连接轮毂法兰机舱法兰，保证叶轮吊装就位，否则需要移动起重机或偏航位置方可满足叶轮升降。大型汽车起重机具有容量大、快速、灵活的特点，能在光滑、坚实的环境中充分发挥其性能。但在升降时必须将支脚落地，不能进行负载运行，限制了汽车起重机作为风电安装的主吊车，汽车起重机对风荷载的敏感性，因此，该方案实际应用不高。

2.3大型轮胎式起重机辅助小型汽车起重机

与汽车起重机相比，轮胎式起重机具有车轮间距大的特点，其稳定性和对道路的适应性有了很大的提高，在一定程度上克服了汽车起重机的缺陷。同时，该起重机又具有快速转移、移动灵活的特点，弥补了履带式起重机灵活性差的缺陷。因此，在狭窄的道路施工现场，轮胎式起重机的使用已成为首选方案。考虑到轮胎起重机本身的特点，我国安装主的1.5兆瓦的风机时，多选择5000千牛大型轮胎起重机为主、辅以500千牛的汽车起重机的施工方案。

3、基于风机主机的吊装技术

新的吊装技术采用基于风机主机的吊装方案，充分利用了主机和塔筒的结构特点，实现了新型专用设备的应用。新的提升方案是采用专用设备，主要由起升机构（包括吊具），升降、门架、框架、变幅、导向、保持设备、装置、保护装置、液压系统的引入，电气和电子等部分组成，如图1所示。其中，自升机构主要用于升降专用设备，用于安装风力发电机的主要部件的升降机构、拆卸等垂直作业，变幅机构可以满足吊装部件安装位置的水平调整需求。新的提升技术的基本原理是：通过专用升降设备沿风力机塔升到风机的预定高度，通过连接装置将专用设备、风机主机及塔筒固定，通过改变振幅门架盖的工作范围，通过升降式风机部件的装卸机构，并通过自升机构来实现对装置体的拆卸和降落。

4、风机吊装技术过程

4.1吊装前准备工作

吊装前，相关关单位必须现场，当场检查设备，变频器和其他非裸运输包装设备，在由监理单位项目建设单位与风机厂家代表共同开箱连接单元，仔细检查内容和现场实际交付情况是否符合包装，如抽检高强度螺栓的连接强度性，发现问题立即解决。

4.2处理风机设备缺陷

在集中检查设备时，影响风机的安装的缺陷有许多，其中塔筒的缺陷比风轮机叶片的缺陷更大。在吊装过程中，对风力发电机组安装的影响及其对未来塔筒的稳定性的影响进行整改处理。及时补发并更换损坏的零件，但要及时处理完毕影响风机安装的缺陷，以确保可以顺利进行吊装。

4.3安装塔架

（1）吊装过程中不能损坏保护层。（2）保证上下法兰不能损坏与局部变形。（3）按照要求选择法兰螺栓和垫片，扭矩拧紧达到所需的力矩。（4）放置螺栓垫片必须把倒角朝向螺栓头与螺母。（5）在塔架及基础环的底部，当团队应以主风向塔作为定位参考点，三个其他塔段就位组队则以对齐梯子作为参考。（6）安装中的风速增加，不允许第四段的塔全部到位，只允许安装三段，当风速合适时，将第三段的塔吊装必须立即安装在机舱内。（7）每段塔架安装后，如果后续工作之间的联系不紧密或受恶劣天气影响，应密封保护法兰上部开口。

4.4安装机舱

（1）机舱吊装时风速小于10m/s。（2）使用专用吊装工具时，必须确保全部吊索被拉紧，没有弯曲或碰触到任何物体，使用专用工具来确保螺栓的合格性，如果损害则禁止吊装，并立即更换使用合格的螺栓，在螺栓的拧紧中注意力矩值。（3）吊装前检查润滑油仔细清洗主轴安装轮毂端，确保接触表面的清洁，并用小铲子小心地铲出油层保护；机舱吊装就位时，上、下用无线电联系，包括塔吊司机、指挥、导绳负责人均应配备对讲机，保证通信畅通。（4）紧固螺栓前，螺纹的头部及以下必须涂上润滑脂；按要求选择法兰螺栓和垫片，拧紧力应达到所需的扭矩，使用适当的扳手的大小紧固螺栓，相互交叉进行。

4.5安装叶轮

（1）拧紧螺栓前必须涂上润滑油脂。（2）为了确保风轮方向，至少有三人引导每个电缆，而电缆导管、起重机操作员与机舱内人员通过对讲机保持通话。（3）在对接过程中必须要小心，为了避免撞击机舱面板上的防护罩；客舱人员应做好足够的安全措施，防止对接中出现人员坠落与撞伤。（4）安装叶片前应打开全轮控制柜检查干燥剂，取出全部干燥剂，一定要小心，严禁拉拽，以免干燥剂袋破裂。一旦被打破，立即用吸尘器清洁。工作结束后，所有车轮控制柜的防护门必须锁上。（5）工作必须小心，不要踩、损坏任何电缆部件（只允许控制柜外壳和轮辋的边缘）。

4.6安装完成后的检查

（1）风机安装完毕后，应检查高强度螺栓的力矩，并根据规定的力矩把紧。在检查过程中按照10%的比例，如果检查中出现力矩不足，则需重新拧紧这一层的螺栓，直到合格。在检查过程中如果有一个螺栓连轴转，然后在相应的位置做好标记，过后进行螺栓更换。（2）检查安装的内部组件：由于风力涡轮机的安装是高空作业，所以要高度重视风力涡轮机的内部组件。塔中的梯子可以用螺栓拧紧，应仔细检查螺栓的松紧度。

结束语

综上所述，基于主机的风电吊装提升技术可以有效地解决传统技术以地面为基础的升降模式中地形要求高，施工时间长，成本高及安全性低的问题，为风电项目的建设和运行维护提供了更科学合理的施工方案和新的设备，大大降低了风电项目的成本，提供了经济可靠的解决方案，值得推广应用。

参考文献

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